Cтраница 2
Важно помнить, что термодинамика точно описывает только равновесные системы ( нулевой закон), а остальные три закона не всегда можно строго применить для описания данной системы. В общем, чаще всего применим нулевой закон, затем первый и второй и реже третий. [16]
Две системы, находящиеся в тепловом равновесии с третьей, находятся в равновесии и между собой. Мы не будем рассматривать вынужденных равновесий, но из нулевого закона следует, что все вынужденные равновесия изотермичны. Они также изо-барны ( во всей системе постоянное давление), и химический потенциал каждой частицы постоянен по всей системе. [17]
Лежащая в основе книги классическая термодинамика изложена, естественно, на базе первого второго и третьего законов термодинамики. Однако к ним добавлен еще и четвертый, позже появившийся так называемый нулевой закон. При изложении второго закона автор использовал наряду с классическими также и формулировку Каратеодори, наиболее, по мнению автора, логически строгую. [18]
Лежащая в основе книги классическая термодинамика изложена, естественно, на базе I, II и III законов термодинамики. Однако к ним добавлен еще и четвертый, позже появившийся так называемый нулевой закон. При изложении второго закона автор использовал наряду с классическими также и формулировку Каратеодори, наиболее, по мнению автора, логически строгую. [19]
По мере того как мы, исходя из фундаментального закона устойчивого равновесия, будем глава за главой развивать понятия и теоремы, читатель увидит, что утверждения, получившие названия первого и второго законов термодинамики, принимают характер следствий и тем самым теряют право называться самостоятельными фундаментальными законами. Кроме того, оказывается, что нет необходимости и в так называемом нулевом законе. [20]
С понятием температуры тесно переплетается ( и часто путается) понятие теплоты. Из повседневного опыта известно, что для нагревания одних веществ требуется больше тепла, чем для других, однако непосредственно не очевидно, почему это так. Тем не менее при достаточной проницательности на основании повседневного опыта можно сделать ряд весьма фундаментальных выводов относительно теплового поведения вещества; эти выводы включают законы термодинамики. Нулевой закон, названный так потому, что он был сформулирован после первого и второго законов, касается состояния тел, приведенных в тепловой контакт друг с другом. Чтобы ясно понять, что это значит, прежде всего необходимо уточнить ряд понятий. Приведенные ниже определения хотя и не являются строгими, позволяют нам сделать несколько общих замечаний о смысле температуры и теплового поведения веществ, которые полезны при введении в термометрию. Более подробное обсуждение основ теплофизики читатель может найти в монографиях по термодинамике и статистической механике, указанных в списке литературы к данной главе. [21]
Каким образом мы обычно описываем физические системы. В соответствии с нулевым законом термодинамики для газа, находящегося в равновесии, давление и температура постоянны в любой точке системы. В соответствии с первым законом термодинамики при любом изменении энергия вселенной остается неизменной - энергия сохраняется при любых известных нам изменениях. Заметим, однако, что нулевой закон просто описывает равновесную систему, а первый закон накладывает ограничения на систему, в которой происходит изменение. [22]
Пусть сначала эти тела по возможности полностью изолированы друг от друга и от окружающей среды. Когда температура каждого тела станет постоянной, производят отсчетьи по термометрам по любой условной шкале. Затем оба тела приводят в соприкосновение друг с другом. В общем случае показания термометров будут изменяться до тех пор, пока не станут одинаковыми. Пусть теперь одно из тел, например А, приводится в соприкосновение с третьим телом С. Если при этом показание термометра в А остается без изменения, то, согласно нулевому закону, если и тело В привести в соприкосновение с телом С, то показание термометра в В тоже не изменится. [23]